ترمیناتور در دنیای واقعی؛ پوستی که خود را ترمیم می‌کند

دانشمندان دانشگاه استنفورد پوستی مصنوعی از جنس مواد سیلیکونی و پلی پروپیلن گلیکول ساخته‌­اند که می‌تواند مانند پوست انسان بدون پارگی کشیده ­شود. علاوه بر این، خواص مغناطیسی هم به پوست این امکان را می­‌دهد که خود را تنظیم کند.

به گزارش ایتنا و به نقل از ایندیپندنت، این پوست به گونه‌ای طراحی شده که با گرم شدن محیط، هر دو پلیمر آن نرم و به نوعی شبیه سیال می‌شوند و بالعکس، با سرد شدن هوا سفت و محکم می­‌شوند.

حتی اگر دمای محیط به ۷۰ درجه سانتی‌گراد برسد، فرایند بهبود و تنظیم خودکار پوست ظرف ۲۴ ساعت انجام می‌شود.

بنا به گفته این تیم، این پوست ممکن است به ساخت «ربات‌های نرم با قابلیت تنظیم مجدد» کمک کند؛ ربات­‌هایی که «می­‌توانند شکل خود را تغییر دهند و تغییر شکل خود را در صورت نیاز احساس کنند». به گفته پژوهشگران، ظهور این ربات‌­ها در نهایت سرنوشت جنگ­‌افزارها را به‌کل تغییر خواهد داد.

کریس کوپر، یکی از نویسندگان این مقاله و دانشجوی دکترا، به اس­‌دبلیو­اس می­‌گوید که تیم آن‌ها به چیزی دست یافته است که نخستین نمونه ساخت یک حسگر چندلایه و نازک محسوب می‌شود. او می‌گوید این حسگر هم‌زمان با ترمیم خود، مجددا به صورت خودکار تنظیم می‌­شود. این گامی مهم در راستای ساخت محصولی به تقلید از پوست انسان است. پوست انسان دارای لایه‌­های متعددی است که طی فرایند ترمیم، همگی به‌درستی دوباره در کنار هم جمع می­‌شوند.

این گروه از ساخته جدید خود با عنوان شبیه‌ترین پوست به «پوست الکترونیکی فوق‌پیشرفته» یاد کردند؛ آنچه آرنولد شوارتزنگر، شخصیت اصلی مجموعه فیلم‌های «ترمیناتور» بر صورتش کشیده بود.

کوپر و همکارانش برای طراحی و توسعه نوآوری خود از همان روش لایه‌بندی پوست انسان استفاده کردند.

دکتر سام روت، یکی از نویسندگان این مقاله، می­‌گوید: «هر لایه­‌ای از پوست ممکن است میزان متفاوتی از فشار، دما و تنش را حس کند.» این لایه‌­ها را می­‌توان طوری مهندسی کرد که تغییرات حرارتی، مکانیکی یا الکتریکی را حس کنند.

زیرساخت هر لایه از زنجیره­‌های مولکولی طولانی تشکیل شده است که با پیوندهای هیدروژنی پویا و دینامیک به هم متصل شده‌­اند‌ــ مشابه پیوندهایی که مارپیچ دوگانه رشته­‌های دی‌­ان‌­ای را در کنار هم نگه می‌­دارند.

این ویژگی درست مثل لاتکس این قابلیت را ایجاد می­‌کند که بارها بدون پارگی کشیده شوند.

پژوهشگران برای ساخت این پوست مصنوعی از سیلیکون و پی­‌پی­‌جی (پلی‌پروپیلن گلیکول) استفاده کردند. هر دو این مواد خواص مکانیکی و ارتجاعی لاستیکی و همچنین زیست‌سازگاری دارند.

این دو ماده با دقت بسیاری طراحی شده‌­اند تا در محدوده دمایی مناسب به تنش­‌های واردشده از محیط واکنش‌­های مشابهی نشان دهند. هم در خواص ویسکوزیته [به معنای گران‌روی سیال] و هم در خواص الاستیسیته یا اصطلاحا کشسانی.

کوپر می­‌گوید: «این نکته هم وجود دارد که پوست دیر التیام می­‌یابد. مثلا خودم روز پیش انگشتم را بریدم و بعد از چهار یا پنج روز هنوز در حال بهبود است. مهم‌ترین بخش برای ما این است که این پوست مصنوعی بدون کمک یا تلاش ما، عملکرد خود را بهبود ببخشد.»

افزودن مواد مغناطیسی نیز باعث شدند که این نمونه طرح اولیه خودش، با استفاده از قطعات جداگانه، خود را مونتاژ و سرهم کند.

پروفسور رنه ژائو، یکی از نویسندگان این مقاله، می­‌گوید: «ترکیب هدایت میدان مغناطیسی و گرمایش القایی ممکن است به ما کمک کند بتوانیم ربات­‌های نرم با قابلیت تنظیم مجدد بسازیم که می­‌توانند شکل خود را تغییر دهند و حتی در صورت نیاز تغییر شکلشان را احساس کنند.»

 

در زمینه ساخت پوست­‌های رباتیک چشم‌­اندازهای بلندمدتی وجود دارد. برای مثال ساخت دستگاه­‌هایی که می‌­توانند بعد از آسیب­‌های شدید خود را ترمیم کنند. برای نمونه تصور کنید دستگاهی وجود دارد که وقتی تکه‌تکه شود و قطعات آن از هم جدا شوند، بتواند به طور مستقل خودش را بازسازی کند.

او ویدیو کوتاهی از چند تکه پوست مصنوعی را نمایش داد که به صورت لایه‌لایه در آب غوطه‌ور بودند. نکته جالب‌توجه این است که این قطعات به صورت مغناطیسی به طرف یکدیگر کشیده می‌شوند و به سمت هم می‌­آیند و در نهایت دوباره کنار هم جمع می­‌شوند.

رسانایی الکتریکی­ این بافت­‌ها پس از اینکه بهبود پیدا می­‌کنند، دوباره برمی­‌گردد و ترمیم شدن آن‌ها با روشن شدن یک «ال‌­ای­‌دی» که بالای این مواد نصب شده است، مشخص می‌­شود.

گام بعدی در این مسیر این است که لایه­‌های پوست تا حد امکان نازک شوند تا بتوانند کارکردهای متفاوتی داشته باشند. نخستین نمونه از پوست مصنوعی که همین نمونه کنونی است، بیشتر با هدف حس کردن فشار مهندسی شده است و امکان اضافه کردن لایه‌­های دیگری هم وجود دارد؛ مثلا لایه‌ای برای اینکه تغییرات دما یا کشیده شدن سطح پوست حس شود.

دورنمای آینده این محصول چیست؟
تیم سازنده این پوست مصنوعی حالا از روبات­‌هایی صحبت می­‌کند که حتی اگر تکه‌تکه شوند، باز هم اجزای­شان را در داخل بدن خود جمع می­‌کنند تا درمان­‌های پزشکی غیرتهاجمی را انجام دهند.

از دیگر کاربردهای آن هم باید به پوست­‌های الکترونیکی «با حسگرهای چندگانه» و «خودترمیم‌شونده» اشاره کرد که برای روبا‌ت­‌ها ساخته می­‌شود و به این ترتیب ربات­‌ها در آینده دارای حس لامسه خواهند شد.